[发明专利]微细凹凸结构体、干式蚀刻用热反应型抗蚀剂材料、模具的制造方法及模具

说明书

技术领域

本发明涉及微细凹凸结构体、干式蚀刻用热反应型抗蚀剂材料、使用其的模具的制造方法及模具。

背景技术

近年来，在半导体、光学·磁记录等领域中，随着高密度化、高集成化等的要求增高，数百nm～数十nm程度以下的微细图案加工技术成为必须。因此，为了实现这些微细图案加工，正盛行研究掩模·步进式光刻、曝光、干式蚀刻、抗蚀剂材料等各工序的核心技术。

例如，正研究：在掩模·步进式光刻的工序中，使用被称作相移掩模的特殊掩模、对光赋予相位差，通过干涉的效果提高微细图案加工精度的技术；在步进式光刻用棱镜和晶圆之间填充液体、使通过棱镜的光大幅折射，从而使微细图案加工成为可能的液浸技术等。然而，前者掩模开发中需要很大的成本，后者需要高昂的装置等，制造成本的削減非常困难。

另一方面，在抗蚀剂材料方面进行着较多的研究。现在，最一般的抗蚀剂材料是与紫外线、电子线、X射线等曝光光源反应的光反应型有机抗蚀剂(以下，也称作“光致抗蚀剂”)(参考专利文献1、非专利文献1)。

图1为显示激光的光斑直径与激光强度的关系的图。图1中横轴为激光的光斑直径(Rs)、纵轴为激光强度(E)。对于曝光中使用的激光而言，通常棱镜聚焦的激光的强度(E)，如图1所示的那样，相对于光斑直径(Rs)呈高斯分布。此时光斑直径(Rs)以1/e²来定义。通常光致抗蚀剂的反应通过吸收以E＝hν(E：能量，h：普朗克常数，ν：波长)所表示的能量而开始光反应。因此，该光反应与其说强烈依赖于光的强度，不如说依赖于光的波长，因此经光照射的区域(以下，称为曝光区域)几乎全部产生光反应。因此，使用了光致抗蚀剂的情况下，与光斑直径(Rs)相对应的区域称为曝光区域。

使用光致抗蚀剂的方法对于形成数百nm程度的微细图案而言是非常有效的方法，但光反应在与光斑直径相对应的区域进行。因此，在形成微细图案时，需要以比原理上需要的图案小的光斑直径进行曝光。因此，不得不使用波长短的KrF、ArF激光等作为曝光光源。然而，这些光源装置非常大型且高昂，因此从制造成本削減的观点来看，是不合适的。另外，使用电子线、X射线等曝光光源的情况下，需要使曝光环境称为真空状态，因此需要使用真空腔室，从成本、大型化的观点来看，受到限制。

另一方面，若将图1所示的显示高斯分布的激光照射在物体上，则物体的温度也与激光的强度分布同样地显示高斯分布。图2为显示激光的曝光区域与温度的关系的图。图2中，横轴表示曝光区域(Ae)、纵轴表示温度(T)。此时，若使用在规定温度以上反应的抗蚀剂(以下，也称作“热反应型抗蚀剂”)，则如图2所示的那样，仅达到规定温度(抗蚀剂反应温度；Tr)以上的部分进行反应，因此可以对比光斑直径(Rs)小的区域(Ae)进行曝光。即，不使曝光光源短波长化、形成比光斑直径(Rs)微细的图案成为可能，因此，通过使用热反应型抗蚀剂，从而能够减小曝光光源波长的影响。

在光记录的领域中，提出了如下技术：使用WO_X、MoO_X、其它硫属玻璃(Ag-As-S系)等作为热反应型抗蚀剂，用半导体激光或476nm激光进行曝光而形成微细图案的技术(参照专利文献2、非专利文献2)。这些在光记录领域中使用的光盘是对涂布有抗蚀剂材料的磁盘照射激光、读取磁盘表面设置的微细凹凸上所记录的信息的媒介的总称。光盘中，被称作磁道间距的记录单元的间隔越狭窄，记录密度提高，单位面积可记录的数据容量增加。因此，为了提高记录密度，正在进行基于抗蚀剂材料的微细凹凸图案的加工技术的研究。

然而，这些使用了热反应型抗蚀剂的研究满足了在膜面方向缩小图案的间距(提高信息的记录密度)的期望，没有满足沿膜厚方向形成深沟的期望。另一方面，近年来，使用沿膜厚方向具有深沟的图案形状的应用的期望在多领域逐渐增加。对于膜厚方向的沟的深度而言，由于热反应型抗蚀剂的膜的厚度即为膜厚方向的沟的深度，因此，为了形成深沟，需要增厚热反应型抗蚀剂。然而，通过使热反应型抗蚀剂的膜厚变厚，会导致曝光引发的沿膜厚方向的热反应的均匀性丧失。其结果，存在难以在膜厚方向形成深沟、同时膜面方向的微细图案的加工精度也降低的问题。